劉 葉，劉文靜，尹海亮，宗麗娜

(1.中國石油大學勝利學院,山東 東營 257061； 2.中國石油大學科學技術(shù)研究院,山東 東營 257061)

隨著我國工業(yè)化進程的加速，以及化石燃料的使用急劇增加，大氣環(huán)境問題愈發(fā)凸顯，當人為排放的酸性物質(zhì)進入到降水中，會引發(fā)嚴重的酸性降水[1-2]。酸性降水是指大氣降水中酸堿度(pH值)低于5.6的所有形式降水，是大氣污染的一種表現(xiàn)。酸性降水始于1972年斯德哥爾摩舉行的聯(lián)合國人類環(huán)境與發(fā)展大會，現(xiàn)在早已成為國際環(huán)境問題。諸多研究表明，除森林火災、火山噴發(fā)等自然過程向大氣放出含硫或氮化合物外，來自火力發(fā)電、化肥制造、工業(yè)過程、交通運輸、家庭燃燒等排出的硫氧化合物與氮氧化合物是大氣中酸性物質(zhì)的主要來源[3-4]。我國酸性降水起源于二十世紀八十年代的西南地區(qū)，與北美、北歐并稱為世界三大酸雨區(qū)[5]。因為云南、廣西、貴州等省區(qū)能源結(jié)構(gòu)多以煤炭為主，而且使用的自產(chǎn)煤含硫量較高，一般在5%左右[6]；到九十年代中期已經(jīng)發(fā)展到長江以南、青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)[7]。

酸雨對人類及其環(huán)境的影響表現(xiàn)在多個方面[8-9]。酸性降水落到河流、湖泊中，妨礙水中魚蝦的正常生長，以致魚蝦大量減少；酸性物質(zhì)還導致土壤酸化、貧瘠化，危害草本植物與喬灌木正常生長以及作物減產(chǎn)，建筑物損壞[10]。即酸性降水對農(nóng)林牧副漁等大農(nóng)業(yè)影響最嚴重，甚至于威脅人體健康[11]。目前，對我國部分城市：茂蘭[12]、貴陽[13]、成都[14]、雅安等[15]的大氣降雨化學組分以及臨安[16]、池州[17]、廣州[18]、北京[19]、蘭州[20]、西安[21]、河北[22]等地區(qū)降水的pH值和主離子成分進行相關(guān)的分析，對云桂地區(qū)這方面的報道較少。所以，研究云貴地區(qū)降水中酸性物質(zhì)含量及其特征，對于本地區(qū)的環(huán)境保護有重要意義。本研究主要通過分析云南和廣西雨季降水pH值及其與陰陽離子濃度的相關(guān)性研究，分析云桂地區(qū)降雨酸堿性比較。

1 采樣區(qū)地理概況

采樣點分布于中國大陸熱帶亞熱帶交界、地理空間相互連接的云南省和廣西壯族自治區(qū)。西部云南省地形以高山、高原為主，地勢起伏大，最高海拔與最低海拔高度相差6664m[23]；相對地，東部廣西壯族自治區(qū)海拔較低，北部多為中低山，南部多為平原、丘陵，總體地勢為西北高東南低[24]。

2 野外數(shù)據(jù)采集與實驗室檢測

2.1 野外數(shù)據(jù)采集

采樣點空間分布上，選擇位于23～24°N和98～112°E之間的盡量靠近北回歸線的16個氣象站作為大氣降雨采樣點，包括自西而東的云南省鎮(zhèn)康、耿馬、雙江、景谷、墨江、紅河、個舊、蒙自、硯山、富寧等10個和廣西壯族自治區(qū)德保、平果、上林、來賓、平南、梧州等6個(位置見圖1)。樣品采集時間上，由于云南省雨季時間區(qū)間為5～10月、廣西壯族自治區(qū)雨季時間區(qū)間為4～9月，因此本研究樣品采集時間區(qū)間為2017年4～10月。樣品采集標準上，日降水量≥25mm(大雨)即采集樣本1次，水量標準均為2ml。本研究共采集有效樣本239個，具體信息見表1。

圖1 云南省、廣西壯族自治區(qū)16個

2.2 實驗室檢測

2.3 數(shù)據(jù)處理

利用excel對數(shù)據(jù)進行初步整理、有效性檢驗，最后生成各樣點pH值及離子濃度年度均值，為研究區(qū)降水pH值空間分布特征、各離子與pH值相關(guān)性研究服務。其中降雨pH值平均值的計算方法是氫離子濃度[H+]雨量加權(quán)法，即將每場降雨的pH值換算成 濃度后，然后將[H+]按雨量加權(quán)后求出均值，再取其負對數(shù)即得到降雨pH值均值。

3 結(jié)果與分析

本研究有兩項內(nèi)容：雨季降水pH值空間分布特征以及常見陰陽離子與pH值相關(guān)性分析。

3.1 雨季降水pH值空間分布特征

16個氣象站點經(jīng)緯度信息及雨季大氣降水pH值和常見離子濃度的檢測結(jié)果見下表1。

分析表1數(shù)據(jù)可以看出，云南、廣西16個測站的雨季降水pH值均值范圍為5.89～6.57，其中pH值均值在6.0～6.2之間的測站有12個；總體差別不大，pH值均值最大的測站是富寧站為6.57，最小的測站是上林站的pH值5.89，但都沒有達到酸雨標準pH值5.6。從空間位置上看，16個降水測站的pH值有從西向東減小趨勢。其中云南省10個測站pH值均值為6.154，其中大于pH值6.2的測站有2個，沒有小于pH值6.0的測站；廣西6個測站pH值均值為6.023，其中小于pH值6.0的測站有2個，沒有大于pH值6.2的測站。總之，廣西壯族自治區(qū)的大氣降水pH值比云南省較低些，即研究區(qū)降水酸性有自西向東降低趨向。

3.2 雨季降水中常見陰陽離子與pH值相關(guān)性分析

降水pH值是酸性離子和堿性離子之間綜合作用的結(jié)果，影響各地降水pH值的主要陰陽離子及作用大小都不相同。相關(guān)性分析是研究不同變量之間密切程度的一種常用統(tǒng)計方法，相關(guān)性研究可以得到陰陽離子間的數(shù)量關(guān)系，一定程度地可以解釋要素間的因果關(guān)系[27]。

表2 pH及陰陽離子濃度相關(guān)性結(jié)果

注：**. 在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*. 在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 研究結(jié)論

通過云南、廣西兩省區(qū)2017年4～10月份16個采樣點大雨以上的大氣降水采集，在實驗室測定pH值及主要陰陽離子含量數(shù)據(jù)；基于實測數(shù)據(jù)，本研究對大氣降水酸堿性空間分布特征進行了初步探討。其主要研究結(jié)論如下：

(1)云桂兩省區(qū)雨季239個有效樣品大氣降水都不顯示任何酸雨特征，pH值最高值、最低值和平均值分別為6.80、5.70、6.11。

(2)空間特征上，研究區(qū)大氣降水pH值有自西向東降低趨勢，亦即廣西壯族自治區(qū)比云南省大氣降水中酸性物質(zhì)少。